【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及内燃机，具体涉及一种氨内燃机系统及其控制方法。
技术介绍
1、氨燃烧时产生的热量低，但其辛烷值高，抗爆性好，同时氨燃烧的热损失远比氢气、汽油、柴油等燃料低。所以氨直接燃烧或与常规燃料混燃用于发电机和发动机，有利于构建清洁电力及清洁交通系统。
2、因此，氨氢融合零碳燃料技术可以克服单一氢能在运输、储存、车载、安全及成本等方面的缺陷。
3、现有技术中专利号为cn102089237a的中国专利文件提出利用与氨反应生成氢的产氢物质进行低温制氢后与氨掺混，利用高温热源及含氨分解催化剂的金属将氨分解为氢气和氮气后再与氨进行掺混的制氢方案。该方案在不同温度下生成氢气后再进行二次氢氨掺混，造成系统复杂，设备体积大。专利号为cn102272424a的中国专利文件提出利用等离子火花塞对氨直接进行点火，该方案没有改变氨在持续燃烧时的燃烧特性。在日本特开平5-332152号公报中提出具有氨分解反应单元和储氢合金的氨燃烧内燃机，利用在内燃机中使氨燃烧后的排气热量来分解氨。该方案使用合金储氢会增加系统重量，且合金储氢的吸氢和放氢速度控制复杂，功耗较高。
技术实现思路
1、为了解决现有氨内燃机氨分解效率低，氢气需先制取、存储后再掺混导致系统复杂，设备体积大的问题，本方案提出一种氨内燃机系统及其控制方法，通过实时控制电加热催化单元的通电数量和加热温度实现在线式、氨氢比例可调的氨分解制氢，实现燃烧室的点火和助燃，系统结构紧凑，设备体积小，氨分解效率高。
2、根据本专
3、其中，氨在线分解装置包括多个电加热催化单元，用于将氨燃料分解包含氨气、氢气、氮气的混合气，电加热催化单元的数量根据最大氨分解制氢量确定。燃烧室适于使混合气与空气预混合后燃烧。净化装置适用于对未燃烧的氨气和燃烧室产生的氮氧化物nox进行净化。控制系统用于根据燃烧室点火与燃烧助燃所需的氢氨比调整电加热催化单元的通电数量和加热温度。
4、可选地，在本专利技术提供的氨内燃机系统中，还包括流量计、压力传感器、管道温度传感器、多个电加热催化单元的温度传感器、氢气传感器、氨气流量调节阀和空气流量调节阀。
5、氨气流量调节阀和空气流量调节阀分别设置在氨在线分解装置的氨气进气口和燃烧室的空气进气口，分别用于调节氨气流量和空气流量；
6、流量计安装在流量调节阀和氨在线分解装置之间，用于计量氨气输送流量；
7、压力传感器、管道温度传感器、氢气传感器设置在氨在线分解装置的排气管道上，分别用于监测管道排气压力、管道内气体温度、氨气分解后的氢气纯度；
8、多个电加热催化单元的温度传感器设置在氨在线分解装置上用于监测多个电加热催化单元的温度。
9、可选地，在本专利技术提供的氨内燃机系统中，控制系统适于收集多个电加热催化单元温度传感器、管道温度传感器、氢气传感器、压力传感器的数据信号。
10、可选地，在本专利技术提供的氨内燃机系统中，控制系统可以根据燃烧室对空燃比的需求，向氨气流量调节阀和空气流量调节阀发送流量控制信号；根据氢气传感器信号与氢气比例设定值调节电加热催化单元的通电比例；根据电加热催化单元温度传感器信号和温度设定值控制电加热催化单元的电流。
11、可选地，在本专利技术提供的氨内燃机系统中，氨在线分解装置包括通过螺杆结构连接的左端板、多组电加热催化单元、绝热层、绝缘层、右端板以及设置在左端板、多组电加热催化单元、绝热层、绝缘层、右端板上的气体进口通道、气体出口通道。
12、可选地，在本专利技术提供的氨内燃机系统中，电加热催化单元包括绝热层、绝缘层及交替叠加的平板、流道板和位于平板和流道板两侧的通电端接，平板和流道板上设置有气体进口和气体出口；平板包括可电加热的金属板及喷涂在金属板表面的催化剂涂层；流道板包括布满流道的金属板及喷涂在金属表面的催化剂涂层；流道板和平板同时通过板两侧的通电端接通电加热。
13、可选地，在本专利技术提供的氨内燃机系统中，电加热催化单元由内燃机供电或外部供电。
14、根据本专利技术的第二方面，提供了一种氨内燃机系统的控制方法，包括：根据最大氨气分解量配置氨在线分解装置中电加热催化单元的数量；
15、在氨分解过程中，实时监测电加热催化单元温度传感器、管道温度传感器、氢气传感器、压力传感器输送的数据信号；
16、根据燃烧室对空燃比的需求，向氨气流量调节阀和空气流量调节阀发送调整流量的控制信号；
17、根据燃烧室点火和助燃时对氨氢比的需求给氨在线分解装置的接触器发出通断信号，控制电加热催化单元的通电比例和加热温度。
18、可选地，在上述氨内燃机系统的控制方法中，根据燃烧室设定的点火与燃烧助燃时所需的不同氢气与氨气比例值，分配电加热催化单元的通电比例；
19、根据燃烧室设定的点火与燃烧助燃时所需的不同氢气与氨气比例值，调节电加热催化单元的加热温度；
20、将氨分解后的氢气传感器的氢气纯度信号与氢气比例的设定值对比，调节电加热催化单元的通电比例；
21、根据电加热催化单元的温度传感器的温度信号和温度设定值，控制电加热催化单元的电流。
22、根据本专利技术的方案，通过实时控制电加热催化单元的通电数量和加热温度实时控制在线氨分解制氢的比例，实现燃烧室的点火和助燃，系统结构紧凑，设备体积小，氨分解效率高。
23、上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本专利技术的具体实施方式。
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1.一种氨内燃机系统，其特征在于，包括：氨在线分解装置、燃烧室、净化装置和控制系统，
2.根据权利要求1所述的氨内燃机系统，其特征在于，所述氨内燃机系统还包括流量计、压力传感器、管道温度传感器、多个电加热催化单元温度传感器、氢气传感器、氨气流量调节阀和空气流量调节阀，
3.根据权利要求2所述的氨内燃机系统，其特征在于，所述控制系统适于实时收集多个电加热催化单元温度传感器、管道温度传感器、氢气传感器、压力传感器的数据信号。
4.根据权利要求3所述的氨内燃机系统，其特征在于，所述控制系统用于根据燃烧室对空燃比的需求，向所述氨气流量调节阀和空气流量调节阀发送流量控制信号。
5.根据权利要求3所述的氨内燃机系统，其特征在于，所述控制系统用于根据氢气传感器的氢气纯度信号与氢气比例设定值调节所述电加热催化单元的通电比例，根据电加热催化单元温度传感器的温度信号和温度设定值控制电加热催化单元的电流。
6.根据权利要求1所述的氨内燃机系统，其特征在于，所述氨在线分解装置包括通过螺杆结构连接的左端板、多组电加热催化单元、绝热层、绝缘层、右端
7.根据权利要求6所述的氨内燃机系统，其特征在于，所述电加热催化单元包括绝热层、绝缘层及交替叠加的平板、流道板和位于平板和流道板两侧的通电端接，所述平板和流道板上设置有气体进口和气体出口；所述平板包括可电加热的金属板及喷涂在金属板表面的催化剂涂层；所述流道板包括布满流道的金属板及喷涂在金属表面的催化剂涂层；所述流道板和平板同时通过板两侧的通电端接通电加热。
8.根据权利要求1所述的氨内燃机系统，其特征在于，所述电加热催化单元由内燃机供电或外部供电。
9.一种氨内燃机系统的控制方法，其特征在于，包括：
10.根据权利要求9所述的氨内燃机系统的控制方法，其特征在于，所述根据燃烧室点火和助燃时对氨氢比的需求给氨在线分解装置的接触器发出通断信号，控制电加热催化单元的通电比例和加热温度的步骤包括：
...【技术特征摘要】
1.一种氨内燃机系统，其特征在于，包括：氨在线分解装置、燃烧室、净化装置和控制系统，
2.根据权利要求1所述的氨内燃机系统，其特征在于，所述氨内燃机系统还包括流量计、压力传感器、管道温度传感器、多个电加热催化单元温度传感器、氢气传感器、氨气流量调节阀和空气流量调节阀，
3.根据权利要求2所述的氨内燃机系统，其特征在于，所述控制系统适于实时收集多个电加热催化单元温度传感器、管道温度传感器、氢气传感器、压力传感器的数据信号。
4.根据权利要求3所述的氨内燃机系统，其特征在于，所述控制系统用于根据燃烧室对空燃比的需求，向所述氨气流量调节阀和空气流量调节阀发送流量控制信号。
5.根据权利要求3所述的氨内燃机系统，其特征在于，所述控制系统用于根据氢气传感器的氢气纯度信号与氢气比例设定值调节所述电加热催化单元的通电比例，根据电加热催化单元温度传感器的温度信号和温度设定值控制电加热催化单元的电流。
6.根据权利要求1所述的氨内燃机系统，其特征在于，所述氨在线分解...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘京京，刘绍军，高顶云，何宏凯，郑明强，
申请(专利权)人：上海舜华新能源系统有限公司，
类型：发明
国别省市：
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